学科交叉背景下大学生科研创新能力提升研究

陶金国??谢丽霞

摘 要：本文通过问卷调查法，采用结构方程模型，从学科交叉的角度探究影响大学生科研创新能力的因素，结果表明：跨学科课程选择、跨学科导师指导、跨学科研究平台及应用对大学生科研创新能力都存在显著的正向影响，其中跨学科导师指导路径系数稍低，此外，三者之间均存在双向正影响。基于此，高校应合理设置课程体系、形成良好的学科交叉型师资力量以及强化跨学科硬件保障。

关键词：跨学科课程选择;跨学科导师指导;跨学科研究平台及应用;科研创新能力

一、引言

大学生科研创新能力的训练和培养程度体现高校的教学水平和学术地位，是评估双一流高校的关键因素之一，也是培养创新型人才从而推动国家经济发展的迫切要求。随着时代的进步，科研对象越来越复杂，科研活动的规模逐渐增加，一些综合性的科研问题不能在单一学科领域内解决，于是新的学科分支和新的增长点不断涌现，学科间的交叉融合已成为不可阻挡的趋势。党中央、国务院高度重视学科交叉及其发展，2016年，习近平总书记在全国科技创新大会、中国科协第九次全国代表大会提出“厚实学科基础，培育新兴交叉学科生长点”。2022年教育部、财政部和国家发展改革委出台的《关于深入推进世界一流大学和一流学科建设的若干意见》中指出，要牢固确立人才培养中心地位，创新学科交叉融合机制，促进自然科学之间、自然科学与人文社会科学之间交叉融合，围绕人工智能等领域培育新兴交叉学科，大力培养跨学科的复合型创新人才。高校、科研院所也日渐重视学科的交叉发展，力争在新兴学科取得突破。

然而，学界对于学科交叉的演变规律仍缺乏统一的认识，基于传统的学科布局、教学模式，学科交叉融合的程度乃至交叉学科的生存与发展仍受到限制，因此，如何科学高效地开展学科交叉的研究以培养复合型创新人才，需要社会各界予以更大的关注。本文将以学科交叉为切入点，梳理国内外相关文献，探索如何提升大学生科研创新能力并在实证方面建立影响大学生创新能力提升的模型，以期为我国的人才培养方式优化提供有益的借鉴。

二、文献综述与理论假设

1.文献综述

高校是培养大学生的摇篮，我国实施科教兴国、人才强国、创新驱动战略，可以说积极提升大学生的科研创新能力尤为重要。当然，培养拔尖创新人才可能有多种途径，国内外学者就如何提升大学生科研创新能力进行了探讨，Qi， Y. & Wang基于熵权法和灰色关联分析，建立了大学生科研创新能力评价模型，指出要促进大学生科研创新平台的建设，增进不同专业背景的大学生之间的交流，合理分配科研创新资源[1]。刘战合从课程及教学方法、科研途径、平台支撑三方面对大学生创新能力提升的实践路径进行了研究[2]。孙楠认为，对于大学生科研创新能力的提升，一方面可以加快校企合作计划，即高校可以利用企业提供的实训基地，提升学生实践技能，另一方面，也可以在实践教学中对学科进行交叉融合[3]。

章熙春研究发现，要在政策、资金和基础设施方面给予高校充分的支持，为创新活动的开展提供保障[4]。朱亚先通过科研训练效果问卷调查进行统计与分析发现，高校要将激发学生们的科研兴趣、调动教师进行有效的指导以及培养学生自主选题的能力有机结合[5]。姚玉环认为，除了教育机制和学术氛围外，教学方法是提高学生创新力的主渠道，要激发学生独立思考与创新意识，设立多样化的教学形式，培养学生的实践和创新能力[6]。

近年来，对于培养创新人才，一些学者提出，形成其学科交叉性的知识结构非常重要，因为随着社会的不断进步，某些科研问题呈现出高度的综合性和跨学科性，需要打破学科的边界，整合学科资源，促进基础学科、应用学科交叉融合来解决。于申等指出学科交叉可以破除知识壁垒，开拓新思维有利于解决传统学科的难题[7]。谢淑媛认为在专业交叉融合越来越密切的背景下，更要加快科研激励机制改革，加强与其他高校的科研合作[8]。黄锁义提出，根据多学科互相交叉的原则，把学生分为科研小组，有利于不同专业的学生协同攻关，从而提高大学生科研创新能力。此外，导师可以指导学生在不同的研究方向上选题[9]。Hsu-Chan Kuo等认为，开发人机系统能解决现实生活中的问题并要求发明人具有跨学科的STEM（科学，技术，工程和数学）知识和技能，STEM的发展对跨学科产生了深远的影响，更是提高我国科技创新、经济和国际竞争力的重要动力[10]。孙真荣认为学科交叉是当代科学发展和培养拔尖创新人才的迫切要求，但也需要克服管理体制的束缚，培养跨学科带头人，健全评价体系[11]。蒋永荣等对本科生进行问卷调查与座谈，指出了实现学科交叉是培养创新型人才的重要方式，但在课程结构、教学模式、学生学科交叉意识三方面仍有改进空间，从教师角度来说，可以加强学科交叉教育，从学生角度可以构建学科交叉的知识结构[12]。

以往文献大多遵循着培养创新人才的传统方式，即培养某一方面的人才，而从科研活动本身的内在需求规律即学科交叉方面研究提升大学生科研创新能力的文献相对较少，且主要从理论视角分析。本文从学科交叉的视角展开研究，分别分析跨学科课程选择、跨学科导师指导、跨学科研究平台及应用对大学生科研创新能力的影响，并采用结构方程模型进行实证研究，揭示其影响程度并提出政策建议，以回应国家鼓励创新型、复合型人才培养的政策。

2.理论假设

（1）大学生学习跨学科课程对其科研创新能力的影响

跨学科课程是指由具有内在联系的两种及以上学科合并或融合形成的课程，包括含不同学科的必修课、含跨学科综合性课程的必修或选修课和跨学科的前沿课程。其以培育跨学科思维为取向，以解决真实问题为抓手和以跨學科观念和方法为手段。于汝霜等认为其学习可以突破单一领域固有的思维模式，易于产生新思想，并从不同学科中获得新的知识理论和方法，从而提高大学生科研创造和创新的能力。此外，授课老师具备交叉性的知识结构，在课堂上将学生被动听课的习惯转变为主动参与，将有助于实施真正的“双向能动式”教学[13]。刘晓璇和林成华研究发现，国内外研究型大学在授课方式上，通过跨学科团队的教学模式，实现课程学习与科研训练的有效结合，大学生也能获得一定的研究技能[14]。跨学科的方法能整合不同学科观念以解决综合性的现实问题，因此蒋永荣等提出，跨学科课程强调一个问题从多个角度思考，并使学生感受学科的交叉性、整体性，进一步拓展研究的思路[15]。基于此，本研究提出以下假设：

H1：跨学科课程选择有利于提高大学生科研创新能力。

（2）跨学科导师指导对大学生科研创新能力的影响

导师在大学生的科研生涯中常常担任着领路人的角色，能够潜移默化地给学生传授技能和经验，一个好的导师通过因材施教，能够激发学生的学术热情、创造性和自主性，刘燕等以交叉学科方向的研究生为调查样本进行研究发现，交叉学科方向的研究生科研能力整体高于单一学科，其中跨学科导师指导必不可少，弘扬优良师风，形成良好的师生关系，加强导师与大学生在学科交叉方向的沟通交流，都有利于学生科研创新能力的提高[16]。大学生在课题或论文的研究中一般都会遇到自己无法解决的难题，导师是他们解决问题的指南针。Kelly K. Sturner等通过总结性的项目评估数据研究发现，由两名不同学科的导师带领学生共同参与科研项目，通过定期见面的方式参与研讨会，汇报工作进度，在跨学科协作中培养了新的技能，极大地提高了学生的科研效率[17]。基于此，本研究提出以下假设：

H2：跨学科导师指导促进大学生科研创新能力的提升。

（3）跨学科研究平台及应用对大学生科研创新能力的影响

跨学科研究平台及应用是我国高校“双一流”建设中的关键一环，以此为起点，培养高层次创新人才已经成为世界一流大学发展的共同趋势，比如清华大学拥有智能网联汽车与交通研究中心、智能无人系统研究中心，重庆大学拥有创新药物研究中心和神经智能研究中心等众多跨学科研究平台，打破了专业的界限，整合院系资源，培养了跨学科的研究人才。此外，学校通过举办相关学术会议、学术论坛、讲座等活动，不同学校、不同专业的同学可以通过这些活动进行学术交流。王牧华认为，高校加强与企业集团、科研部门和社会团体的合作以搭建平台，共享信息资源，开展学科交叉活动，有利于培养具有实践能力和合作精神的拔尖创新人才[18]。Huellebrand等研究发现，跨学科研究平台聚集了来自物理学、计算机科学与医学的研究人员，通过先导入和整合心脏图像的数据，再采用特定的数据模型用集成方法考虑跳动心脏的时空特性，有效地解决了心血管成像中的障碍和挑战[19]。基于此，本研究提出以下假设：

H3：跨学科研究平台及应用对大学生科研创新能力有正向影响。

（4）跨学科导师指导与跨学科研究平台及应用的关系

张莉和邹玲认为，跨学科科研平台使得导师和学生加入研究团队，以导师团队指导促进师生间学术交流和知识共享，投入的项目经费和完善的基础设施、良好的学术交流条件可以提高导师指导的积极性，进而提高大学生的科研效率[20]。另一方面，随着导师指导学生次数的增加，学科交叉平台也会得到充分的利用，高校、企业集团和科研部门会进一步加强跨学科研究平台的建设。

H4：跨学科导师指导与跨学科研究平台及应用具有显著相关性。

（5）跨学科课程选择与跨学科研究平台及应用的关系

孙健认为，在开设种类繁多的课程、提高课程灵活度的同时开展学术讲座，特别是立足于前沿的交叉学科，可以拓宽学生的学术视野与知识结构，能够提高其创新思维能力[21]。张莉和邹玲认为，鼓励学生跨专业或学院选课，为有意愿开展跨学科学习和科研的学生提供资金和平台支持，并通过实验室轮转、小组讨论等使学生接受跨学科的培养[20]。不同专业的学生就相关研究课题发表观点，这不仅能让他们的思维互相碰撞、培养主动参与意识与批判思考能力，而且有助于将理论运用于实际。

H5：跨学科课程选择与跨学科研究平台及应用具有显著相关性。

（6）跨学科课程选择与跨学科导师指导的关系

朱亚先认为，大学生通过学习课程并有了一定的理论基础之后，导师便可以指导学生拟定实验方案、制定工作计划、把握研究进度、撰写论文报告，同时还要关心学生的生活和心理健康，提高学生做事的独立性与效率。随着学生对导师越来越信任以及对学术热情越来越浓，他们对综合性的课程越来越有兴趣，听课的效率也会提高[5]。此外，导师从跨学科角度重新研究课程设计和讲授方式，可采用形象化直观教学而非文本的方式讲授跨学科课程，有利于帮助不同背景的学生有效学习与交流[22]。

H6：跨学科课程选择与跨学科导师指导具有显著相关性。

三、研究设计

1.模型构建与问卷设计

基于以上理论分析与研究假设，本文将重点研究跨学科课程选择、跨学科导师指导、跨学科研究平台及应用对大学生科研创新能力的影响机制及其相互影响关系，构建理论模型。

本文运用问卷调查法研究学科交叉对大学生科研创新能力的影响，在上述理论分析与提出假设的基础上，构建结构方程模型验证跨学科课程选择、跨学科导师指导、跨学科研究平台及应用对大学生科研创新能力的影响机制，调查问卷分为3个部分：第一部分是关于被调查者的基本信息，第二部分是主要变量维度的测量，第三部分是大学生科研创新能力评价量表。问卷设计初步完成后，展开预调研，并结合预调研反馈意见进行完善，形成正式调研表。

变量的选择和定义方面，大学生科研创新能力为核心因变量，本文将用创新产出（包括参与创新课题或项目、发表论文数和专利数量、省级及以上竞赛获奖次数）、逻辑思维能力和动手实践能力来衡量，共设置了6个题项。跨学科课程选择从学科交叉融合意识、教学模式评价和应用评价三个方面来考察，共设置6个题项。跨学科导师指导采用指导态度、指导策略和指导频率来衡量，共设置6个题项。关于跨學科研究平台及应用，主要从基础设施条件和学术交流与合作等方面来测度，共设置4个题项。

2.问卷调查与描述统计

在正式调查中，采用问卷星平台针对大学生发放问卷收集数据，调研对象来自南京理工大学、河海大学、南京师范大学、南京财经大学、上海大学等省内外高校，最终收集问卷781份，剔除数据缺失和自相矛盾的问卷后得到有效问卷738份，其中，女生占比为48.64%，男生占比为51.36%;大三、大四学生分别占比为19.65%和18.43%，研二和研三分别占比为11.79%和5.83%;人文社科学生占比为73.04%，理工科学生占比为26.96%;60.84%的大学生认为学科交叉是未来学科发展的主要趋势。

描述性统计。采用五级量表对变量进行测度，跨学科课程选择、跨学科导师指导、跨学科研究平台及应用和大学生科研创新能力的最大值为5，最小值为1。如表1所示，在跨学科课程选择3个维度的均值中，最高的为应用评价达到3.80，3个维度标准差为0.728～1.002。在跨学科导师指导中，指导态度、指导策略和指导频率都得到大学生的赞同，标准差为0.857～0.933。跨学科研究平台及应用2个维度的均值分别为3.61和3.63，标准差分别为0.935和0.843。以上维度的偏度、峰度总体上介于?1和1之间，数据呈对称分布。大学生科研创新能力的均值在2.90左右，整体较低，标准差均值为0.94，偏度为?0.601～0.312，峰度为?0.670～0.105。

综合来看，四个因子的均值均远大于标准差，不存在极端异常值，偏度接近于0，样本总体接近于正态分布，适合做进一步的分析。具体变量描述性统计见表1。

3.信度和效度分析

利用软件SPSS22对调查问卷进行信度和效度检验，发现跨学科课程选择、跨学科导师指导、跨学科研究平台及应用和大学生科研创新能力变量的克朗巴哈α系数分别为 0.814、0.845、0.766和0.673，都明显大于0.6，表明问卷各测量条目内容之间内在一致性和稳定性好，信度良好，测量结果可信度很高。在此基础上再对效度进行分析，得到问卷整体的KMO值为0.884，Bartlett 的球形检验的p值小于0.01，表明各变量之间相关程度很高，适合做因子分析。并采用主成分提取法，设因子特征值大于1，提取跨学科课程选择、跨学科导师指导、跨学科研究平台及应用和大学生科研创新能力四个因子22个题项的因子载荷均在0.5以上，总体累计方差解释率61.32%，说明问卷设计结构效度良好。

四、理论模型检验

为验证上述假设，本文根据理论模型，运用AMOS21.0绘制结构方程模型图（见图1），分析各变量之间的关系，包含跨学科课程选择、跨学科导师指导、跨学科研究平台及应用和大学生科研创新能力四个潜变量，分别对应如下11个显变量以及相应的残差项，单箭头为单向关系，双箭头为双向关系。

接下来对结构模型的拟合优度进行检验，如表2所示，在绝对拟合指标中，CMIN为99.99且在1%的水平上显著，RMR为0.022，RESER为0.047，均小于0.08，处于可接受的范围;GFI为0.976，AGFI为0.958，均大于0.9，说明模型拟合情况良好。在综合拟合指标（表3）中，CMIN/DF为2.632，符合标准，PGFI、PNFI都大于0.5，NFI、IFI、CFI、TLI 4个值均大于0.9，模型与数据拟合效果较好，因此可以做下一步的路径分析以及假设检验。

通过对结构方程模型进行路径分析，检验之前的假设，分析结果如表4所示。

从表4可以看出所有变量标准化路径系数都为正，在跨学科课程选择对大学生科研创新能力的影响路径上，标准化路径系数为0.440，且在0.01的水平上通过了显著性检验，说明大学生学习跨学科课程有利于提高其科研创新能力，故假设1成立。跨学科导师指导对大学生科研创新能力影响的路径系数为0.229，顯著为正，说明跨学科导师在大学生科研生涯中起着重要指导作用，假设2通过检验。在跨学科研究平台及应用的影响上，路径系数为0.234，说明跨学科研究平台及应用在大学生科研上起着不可或缺的支持作用，假设3成立。在跨学科课程选择与跨学科导师指导的关系中，路径系数为0.682，在1%的水平上显著，说明两者之间存在双向正影响，故假设6成立。同理，假设4和假设5也成立。

五、结论

结合实证研究结果，本文得到以下结论。

第一，跨学科课程选择对大学生科研创新能力有显著的正向影响，且路径系数在三者中最大。其可以帮助学生获得新的知识理论和方法，掌握不同的思维方式，从而激发大学生的创新灵感，通过问卷题项的得分情况可以验证，目前我国高校大学生逻辑思维能力得到了一定的锻炼，但是创新产出（发表论文数、参与竞赛数和课题数）仍较少，可能是没有将跨学科课程学习与科研训练更好地结合起来。

第二，跨学科导师在学生的科研生涯中起着重要的指导作用，能够激发学生的学术兴趣、创造力和自主性，引导学生的科研方向，但其路径系数稍低，可能是导师在指导跨学科专业学生的频率方面仍需增加，在充分调动学生完成跨学科科研任务积极性上亦需提升。另外，重视学科建设，在学科交叉方面的知识结构和学术视野上也有待拓展。

第三，跨学科研究平台及应用的路径系数为0.234，说明跨学科研究平台在一定程度上为大学生的学术研究提供了强有力的支撑，这一平台有利于打破学科专业的界限，整合院系资源，充分利用各种实验设备。高校通过举办学术讲座、学术会议、学术论坛的活动，使得不同学科专业的成员可以相互合作与交流，集思广益，把握学科前沿，有利于培养具有实践能力和合作精神的拔尖创新人才。

第四，跨学科课程选择与跨学科导师指导的相关系数为0.682，这表明大学生实现跨学科课程学习后能厚实自身的理论基础，导师也能够更有针对性地指导，随着学生与导师交流日益频繁，对导师越来越信任，学生对学术热情也越来越浓，进一步，他们对综合性的课程的兴趣逐渐增加，听课的效率也会提高，从而对大学生科研创新能力有积极影响。

第五，跨学科课程选择与跨学科研究平台及应用也具有显著的双向正影响，且相关系数为0.675，这反映出学生选择跨学科课程，有利于跨学科研究平台的建设、使用与完善。课堂上老师让学生感受知识的交叉性和整体性可以拓展学生的研究思路，激发学生的学术热情，这一需求的增加促使学校给学生提供良好的跨学科研究条件，同样，通过实验室轮转、小组讨论等使学生接受跨学科的培养和锻炼也能将课堂上的理论运用于实际。

第六，跨学科导师指导与跨学科研究平台及应用的相关系数为0.689，这意味着随着导师指导学生次数的增加，跨学科平台也会得到充分的利用，与此同时，学校有关跨学科的基础设施、重点实验室、学科交叉研究平台以及学术会议等方便学生主动展开科研工作，进一步提高了导师指导的积极性。

六、建议

首先要进一步提高大学生的学科交叉融合意识，促其不断摆脱单一的思维模式的束缚，开阔思路，通过多学科视角碰撞产生思想火花和新的解决方案。其次，高校要不断突破和改进传统的学科布局和教学模式，由“被动式”教学变为“主动式”教学，合理设置文理渗透、理工结合的综合课程，授课老师除了传授课本知识之外，还应重视拓展课外知识、案例事实、引入科研前沿动态，积极与学生交流讨论，同时充分利用学校基础设施，以进一步提高科研效率。最后，学科交叉的动力是为了解决现实问题，需要将理论应用于实践，将创新意识转化为科研成果。

优良的学科交叉型师资力量是提高大学生创新能力的重要保证。一方面，不断强化和提高导师的学科交叉研究和教学水平，一是可以引进相关师资，二是现有跨学科导师团队可以经常参加前沿的跨学科性会议和讲座，和同学们分享知识，形成良好的师生关系，并定期指导学生科研课题及撰写论文等。另一方面，导师可以指导大学生多看跨学科专业的文献、书籍等有助于学生积累知识、方法和技能，激发其创新灵感，使其积极主动完成科研任务。此外，导师鼓励学生进行涉及学科交叉方面的毕业论文选题，并对论文进行适当的指导，能充分利用并促进跨学科研究平台建设日益完善。

同时要为大学生学科交叉科研及创新提供良好的硬件保障。各高校应充分利用自身的优势学科，建立不同种类的实践平台，强化大学生的实践能力。学校还应加大对学科交叉类项目的支持力度和拓宽其广度，可以成立交叉人才培养基金，建立联合重点实验室和实习基地，组建跨学科的学术团队，其大学生成员不仅可以了解前沿领域发展动态，而且集合多学科的力量可以快速高效地攻克难题，从而提升其科研创新能力。

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[基金项目：国家级一流本科专业建设点国际经济与贸易专业（教高厅函〔2019〕46号）及贸易经济专业（教高厅函〔2021〕7号）;江苏省教育科学“十四五”规划课题（D/2021/01/99）及南京财经大学高教改革课题（GJGF202005）;江苏省青蓝工程优秀教学团队项目]

陶金国，南京财经大学国际经贸学院副教授。